隧道衬砌裂缝及渗水处理方案

中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部1隧道衬砌裂缝及渗水处理方案针对目前隧道衬砌表面存在裂缝和渗水的质量缺陷，特制订本处理方案，要求施工现场参照方案内容做好衬砌裂缝及渗水的治理工作。一、衬砌裂缝原因及处理措施1、裂缝成因分析裂缝的类型主要分为：干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝及施工缝处理不当引起的接茬缝等。（1）干裂裂缝混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干燥裂缝。干燥裂缝多为表面性的，走向没有规律。影响混凝土干燥裂缝的原因主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量。（2）温度裂缝水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度面产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽，夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥品种、用量有关。（3）变形裂缝仰拱和拱墙基础的虚碴未清理干净，混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；过早脱模，在外力荷载的作用下发生变形进而产生裂缝；脱模时混凝土受到较大外力撞击（大型施工机械、爆破产生的冲击波或大块石等）产生变形裂缝。中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部2（4）接茬缝施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇注中断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有用水冲洗干净，也没有铺水泥砂浆垫层，就在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。2、裂缝调查及观测（1）对排查出的裂缝进行统计，根据裂缝的里程位置、长度、宽度建立观测记录，在裂缝未稳定前指派专人按一定频率进行观测，记录裂缝是否有新的发展。（2）结合裂缝分布及工程实际情况，采用仪器检测裂缝发展的深度和宽度，同时采用定位钢筋的仪器测定裂缝段的钢筋位置并检测对应位置的钢筋保护层厚度和衬砌厚度，在此基础上判定裂缝是否穿透钢筋保护层厚度或贯穿隧道衬砌。（3）观测裂缝的宽度变化和错台情况，在裂缝最宽处两侧粘贴两个薄铁片并垂直拼缝处刻画标记线。定期用卡尺量测裂缝宽度变化数值并做好记录。（4）观测裂缝的长度变化，在裂缝两端刻画标记，定期用钢卷尺量测裂缝长度变化数值并做好记录。3、裂缝处理（1）裂缝处理的必要性隧道衬砌混凝土裂缝是隧道衬砌施工中常见的质量通病，混凝土结构的破坏都是从裂缝扩展开始的。隧道衬砌开裂后降低衬砌承载力，损坏外观形象，出现渗水现象，对通风、照明设备的保养，运营期间的安中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部3全等造成极大的危害，开裂严重时会使空气中的二氧化碳和氯化物等极易通过裂缝进入混凝土内部，使混凝土发生碳化并腐蚀其内部钢筋，破坏建筑物的整体性、降低结构的耐久性，甚至是隧道遭受严重破坏而不能使用，应当引起足够的重视。（2）裂缝危害的判定混凝土作为多组材料组成的脆性材料，裂缝的存在是客观的。对于出现的裂缝，应认真分析原因，分清是有害裂缝还是无害裂缝，并对有害裂缝进行治理，防止裂缝继续发展，影响衬砌结构的稳定性和耐久性。裂缝有害程度按深度分为：表面裂缝（h≤0.1H）、浅层裂缝（0.1H≤h≤0.5H）、纵深裂缝（0.5H≤h≤H和贯穿裂缝h=H），其中h为裂缝，H为混凝土厚度。裂缝宽度小于0.1mm的表面及浅层裂缝属无害裂缝，不需特殊处理；裂缝宽度大于0.1mm的纵深和贯穿裂缝属有害裂缝，必须进行特殊措施进行处理。（3）裂缝处理措施①细微裂缝隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝是稳定的，一般可自愈，不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑，可先清洗干净裂缝表面，然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。②贯通性裂缝贯通性裂缝的危害较大，必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成宽5cm，深3cm的V形槽，在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔，孔深为衬砌厚度的1/2或2/3，一般不少于15cm，并不得穿透衬砌以防跑浆。用清中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部4水冲洗干净槽内的杂物及粉尘，在孔内插入￠10的压浆管，利用环氧树脂水泥砂浆锚固，用灰刀将砂浆压实抹光。③密集裂缝衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝，必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m—1.5m交错布点，凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽，用风动凿岩机钻孔，孔深3m，安装WDT25中空注浆锚杆，注入水泥砂浆，施工时由下往上逐级注浆，注浆压力以0.4MPa—0.6MPa为宜。注浆结束后，另凿新孔在0.6MPa—1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果，当到达规定压力而砂浆压不进时，即认为已经注满。注浆24h后安装锚杆垫板，用环氧树脂砂浆平方槽，表面用刮抹料和调色料处理。二、衬砌渗水原因及处理措施隧道大部分渗水位于施工缝处，个别位于边墙、拱腰、综合接地预埋钢筋位置，拱顶基本上没有渗水。从渗水部位分析，总结得出渗水大致有以下几个原因产生：1、地质原因：隧道渗水地段地质情况一般为节理裂隙发育，地下水发育，或地质受构造影响，局部分布裂隙节理发育带，局部渗水较严重，地下水为基岩裂隙水发育。2、光面爆破效果不好，造成隧道开挖轮廓凹凸不平，有棱角。初期支护，喷射混凝土没有把凹凸面补平，平整度达不到规范要求，容易把防水板刺破，出现渗水现象。3、节理裂隙发育，地下水往裂隙处渗出，在初期支护喷射混凝土前，没有对裂隙水进行处理，造成二次衬砌部分地方，铺设防水板及浇筑混中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部5凝土不到位，出现渗水现象。4、纵向施工缝和环向施工缝处止水带安装不规范，造成施工缝处出现渗水现象。5、防水板热熔焊接不到位，也是造成渗水现象。6、防水板铺挂前锚杆钢筋头处理不到位，刺破防水板造成渗水现象。7、隧道周围裂隙水中钙物质较多，造成了隧道排水系统，特别是导水盲管的堵塞。隧道渗水的治理，应根据渗水的水源、类型、部位以及渗水量，确定治理方案和选择材料。根据现场调查成果，确定渗水治理原则为：拱部堵排结合，综合治理；边墙以排为主，局部水量大的区域堵排结合；先拱后墙，先堵后排，循序进行。1、衬砌后注浆衬砌后有渗水时应采用二次衬砌内注浆，注浆应根据二次衬砌渗水情况布置，孔深为二次衬砌厚度的1/3～2/3之间。二次衬砌内注浆可采用电冲击锤成孔，专用注浆泵注浆，注浆材料选用可灌性好、粘结立强、流动性好、稳定性好、结石率高、快凝早强、凝结时间可调的水泥-水玻璃浆液。配合比：425＃普通硅酸盐水泥：水玻璃：水=1：0.5：0.8；注浆压力控制在0.5MPa范围内。注浆原则：由下部孔眼向上部孔眼压注，以确保地下水被封堵在二次衬砌背后；由无水地段向有水地段压注，由水少地段向水多地段压注，以使水流汇集，便于引排。2、凿槽引排此方法主要使用于拱、墙单点线流、股流、射水等水量较大的渗水处。根据雷达检测提供的裂缝状况确定引排位置。施工步骤如下：中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部6（1）表面清洗：把裂缝左右约10cm的衬砌混凝土表面清洗干净，找到缝隙的位置及水源；（2）割缝或钻孔：在渗水缝隙左右各3cm处用切割机割深为6~8cm的缝，或用冲击钻每隔2cm钻孔，为凿槽做准备；（3）凿槽：人工凿出深度为8cm（施工缝）或6cm（衬砌裂缝）的槽，一般凿成内大（6cm）外小（4cm）的倒梯形槽，保证外敷防水层有2~3cm厚；（4）埋管：在槽底埋设φ50弹簧半管直至边墙底部，用锌铁皮固定，边墙底部至纵向排水沟用φ50PVC圆管连接；（5）封填：分两种情况：针对于施工缝，先用遇水膨胀橡胶止水条嵌缝，然后再封填防水砂浆；针对于衬砌裂缝，直接封填防水砂浆；（6）刷浆找平：等防水砂浆达到一定强度后，喷湿修复区域，刷1：2普通砂浆找平，建议厚度0.5~0.8cm；（7）养护：在14天内进行喷水养护。防水砂浆配合比：425＃普通硅酸盐水泥：BR增强型防水剂：BR-2专用粉：砂：水=1：0.14：0.03：1：0.35。